计算机控制05级试题A

一、填空题（每空格1分，共15分）

1、在描述线性离散系统的各种数学方法中，基于时域的描述法是_____________________t 和，Z传递函数G（z）是基于域的描述法。

2、根据采样定理，采样周期T应选择为_________________________________, 才能由离散序列不失真地复原出原来的连续信号。

3、若一离散系统的Z传递函数为（0.368Z+0.264）/ (Z2-1.5Z+0.5) ,根据离散系统稳定的条件可知该系统是。当输入为单位阶跃时，系统极点对应的输出分量应分别为、。

4、在计算机控制系统的模拟化设计中，双线性变换法将把s平面上的_____________________________极点映射成z平面上的_________________________的极点，故稳定性___________________ 。

5、PID控制中，比例作用K P加大将会____________和____________, 积分控制的作用是_____________________, 引入微分控制作用是为了_______________________________。

6、工程实践中，实现零阶保持器的最常用的方法是___________________, 零阶保持器的传递函数G0(s)=________________________。

二、（16分）

1、系统框图如下所示，采样周期为T，请计算输入为单位阶跃信号时系统的输出Y(Z)和稳态输出y∞。

1

出题人(签名)：室负责人(签名)：

2、设线性离散系统的差分方程为:

y(kT+4T)+3y(kT+3T)+5y(kT+2T)+4y(kT+T)+6y(kT)=2u(KT)

试导出离散状态空间表达式。

三、（12分）已知系统的方框图如下所示，其中G（s）= 1 /s（s+10），T=1Sec 。

（1）（6分）试导出闭环系统Z传递函数Gc(Z)。

（2）（6分）当D（Z）为比例控制器K C 时，请求出系统稳定的K C取值范围。

2

出题人(签名)：室负责人(签名)：

3

出题人(签名)： 室负责人(签名)：

四、（20分）设有二阶单输入单输出系统，系统的方框图如下。其中

,0101??????-=A ??????=02B , []20=C

4

出题人(签名)： 室负责人(签名)：

系统初始状态为??

????00，系统采样周期T=0.5S 。

1、 （10分）试设计有限拍调节器，使系统在单位阶跃信号输入下，达到无纹波输出。

2、 （10分）若系统改为状态反馈系统，状态反馈系数矩阵为[]21

k k K =，画出控

制系统方框图并列出闭环系统统状态空间表达式。

五、（12分）

设有限拍系统如图所示，若广义对象的Z 传递函数为

HG(Z)=(Z+0.7)/ (Z-1)(Z-0.368)

（1）（8分）设计单位阶跃输入时的有限拍无纹波调节器D(Z) 。（不必计算参数）（2）（4分）请计算单位阶跃输入下系统的输出序列y(KT)，并画出系统输出曲线。

六、（25分）综合题

有一计算机控制的电加热温度系统。电热炉的传递函数为20/（4s+1）；温度控制范围为200—800（℃），控制精度为1℃；控制器、滤波器、标度转换及键盘显示均由计算机实现；D/A转换器、零阶保持器和功率放大器的综合增益为K1；温度检测元件、信号处理和变送器、A/D转换器的综合增益为K2；采样周期T=0.5秒；控制器采用PID控制器。

(1)（6分）试画出计算机控制系统硬件结构框图和控制系统方框图。

5

出题人(签名)：室负责人(签名)：

(2)（4分）经信号变送、处理后，200℃时A/D转换器输入为0V, 800℃时A/D转换器输入为5V, A/D转换器参考电压为5V，试确定应选用多少位的A/D转换器。

(3）（5分）试简述模拟量输入通道（从温度检测元件至计算机获得A/D转换结果）的一般结构。

(4)（5分）试述计算机响应0.5秒定时器发出的定时器中断请求，计算机程序应完成哪些功能。

(5）（5分）若PID控制器为D（s）=9.5(1+0.00185/s+135s)，试用后向差分法求出数字PID控制器。

6

出题人(签名)：室负责人(签名)：